WO2017110608A1 - チラー装置 - Google Patents

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WO2017110608A1
WO2017110608A1 PCT/JP2016/087164 JP2016087164W WO2017110608A1 WO 2017110608 A1 WO2017110608 A1 WO 2017110608A1 JP 2016087164 W JP2016087164 W JP 2016087164W WO 2017110608 A1 WO2017110608 A1 WO 2017110608A1
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WO
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refrigerant
cycle
temperature
evaporator
flow path
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/087164
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English (en)
French (fr)
Inventor
禎一郎 上田
卓也 石松
史幸 細井
Original Assignee
伸和コントロールズ株式会社
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Publication date
Application filed by 伸和コントロールズ株式会社 filed Critical 伸和コントロールズ株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/89—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B5/00—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B5/00—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
    • F25B5/02—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in parallel

Definitions

  • the present invention relates to a chiller device that allows a user to selectively set a temperature within a predetermined temperature range (for example, ⁇ 10 ° C. to 100 ° C.) using various customer devices to be kept warm as workpieces.
  • the set temperature is set at a heat retention setting with a small temperature difference close to the workpiece temperature (for example, 5 ° C. to 10 ° C.), particularly in the refrigeration cycle.
  • a small temperature difference close to the workpiece temperature (for example, 5 ° C. to 10 ° C.), particularly in the refrigeration cycle.
  • the chiller device uses an electric compressor in the refrigeration cycle, and when a highly efficient Freon gas (such as R410A) is used as the refrigerant, the refrigeration function is significantly improved over previous products.
  • the liquid refrigerant of the refrigerant cycle (the refrigerant cycle may be called a brine supply circuit in order to circulate a heat medium called brine in practical use) can be effectively exchanged by cooling with an evaporator, As a function, it performs rotation control of the electric compressor according to the heat load, and realizes high-precision heat retention control for the customer device (work) having two stages of cooling and heating.
  • the refrigerant cycle side is multi-staged to form multiple systems and the work can be connected separately in each system
  • the refrigerant cycle including the evaporator is actually simply configured in multiple stages. Even if it tries to do so, the refrigerant routing and the flow rate control using the bypass flow path by the piping become complicated, and the cooling performance in the refrigeration cycle corresponding to the cooling of the liquid refrigerant by the added evaporator is impaired.
  • the burden of the heat load increase also increases in the rotation control of the electric compressor, it is difficult to easily modify it.
  • the present invention has been made to solve such problems, and its technical problem is that it has a low-cost configuration and does not impair the cooling performance without overloading the compressor. It is intended to provide a chiller device having a function capable of simultaneously controlling the temperature with high accuracy.
  • a refrigeration cycle in which a refrigerant for cooling circulates and a first evaporator provided in the refrigeration cycle in which a liquid refrigerant for heating circulates.
  • the refrigerant circulates in the second evaporator separate from the first evaporator through one refrigerant cycle and a bypass passage bypassed by piping at a predetermined location of the refrigeration cycle, and for heating in a separate system
  • the first refrigerant cycle and the second refrigerant cycle are refrigerant discharges of the first evaporator and the second evaporator.
  • a second temperature sensor provided on the front side of the liquid refrigerant inflow to the heating device to detect the temperature of the liquid refrigerant, and a liquid refrigerant for the workpiece on the refrigerant suction side of the first evaporator and the second evaporator.
  • a fourth temperature sensor provided on the outflow side for detecting the temperature of the liquid refrigerant, and the refrigeration cycle is on the refrigerant suction side of the electric compressor and on the refrigerant discharge side of the first evaporator
  • a first flow path connected to a location between the refrigerant discharge side of the evaporator and the refrigerant suction side of the electric compressor, and an electronic expansion valve for high-pressure refrigerant for adjusting the flow rate from the middle location of the first flow path.
  • a second flow path connected to a location between the refrigerant suction side of the condenser and the refrigerant discharge side of the electric compressor provided in the refrigeration cycle, and extending from the first flow path for flow rate adjustment Cooling of the condenser in the refrigeration cycle by interposing an electronic expansion valve for injection
  • a third flow path connected to a location on the refrigerant flow pre-acquisition side of the first refrigerant supply electronic expansion valve between the medium discharge side and the refrigerant suction side of the first evaporator, and a first refrigerant supply in the refrigeration cycle For adjusting the flow rate to the refrigerant suction side of the first evaporator and the refrigerant suction side of the second evaporator in the second refrigerant cycle from the third flow path of the electronic expansion valve before the refrigerant flow is obtained.
  • a fourth flow path connected by interposing and connecting the second refrigerant supply electronic expansion valve, and the control device proportionally, integrates, and integrates the workpiece temperature detected by the first temperature sensor.
  • Each heating amount in the heating device in the first refrigerant cycle and the second refrigerant cycle is controlled by the control signal generated based on the result of PID calculation including differentiation, and each is detected by the second temperature sensor.
  • Proportional and integral for liquid refrigerant temperature A refrigeration cycle and a bypass flow path are controlled by controlling the opening and closing of the first refrigerant supply electronic expansion valve and the second refrigerant supply electronic expansion valve by a pulse signal generated based on the result of PID calculation including differentiation, respectively.
  • the refrigerant flow rate was controlled, and the PID calculation including the proportional, integral and derivative results for the refrigerant pressure detected by the pressure sensor and the PID calculation including the proportional, integral and derivative results for the refrigerant temperature detected by the third temperature sensor
  • the opening of the electronic expansion valve for high-pressure refrigerant is kept constant by a pulse signal generated based on the result, and the refrigeration is performed from the second flow path in the bypass flow path through a part of the first flow path.
  • the opening of the electronic expansion valve for injection is variably set so that the high-pressure refrigerant bypass operation flow circulating to the refrigerant suction side of the electric compressor in the cycle converges to the target value.
  • the above-described configuration provides a function capable of simultaneously maintaining heat with high accuracy for a workpiece having different heat retention range conditions without overloading the compressor without impairing the cooling performance with an inexpensive configuration. Be able to. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
  • FIG. 1 is an overall schematic diagram showing a basic configuration of a chiller device according to an embodiment of the present invention including a cooling circuit for connecting to a work in a refrigerant cycle and cooling a condenser in a refrigeration cycle. It is the schematic of the principal part shown in order to demonstrate the flow of the refrigerant
  • the high-pressure refrigerant bypass that flows through the second flow path and a part of the first flow path in the bypass flow path by the control device provided in the chiller device shown in FIG. 1 and circulates to the refrigerant suction side of the electric compressor of the refrigeration cycle.
  • FIG. 1 is an overall schematic diagram showing a basic configuration of a chiller device according to an embodiment of the present invention including a cooling circuit for connecting to a work in a refrigerant cycle and cooling a condenser in a refrigeration cycle. It is the schematic of the principal part shown in order to demonstrate the flow of the refrig
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a comparison between high-pressure refrigerant bypass operation flow rate—compressor operation frequency characteristics with respect to elapsed time shown for explaining variable control of the operation frequency in the electric compressor according to the operation flow rate. It is a Mollier diagram shown in order to demonstrate the cooling performance in the chiller apparatus shown in FIG.
  • FIG. 1 illustrates a basic configuration of a chiller device according to an embodiment of the present invention for connection to workpieces W1 and W2 in refrigerant cycles 200-1 and 200-2 and cooling to a condenser 103 in a refrigeration cycle 100.
  • 1 is an overall schematic diagram including a cooling circuit 300.
  • this chiller device has a basic configuration in which a refrigeration cycle 100 in which a cooling refrigerant (R410 and the like) circulates and a first evaporator (heat exchanger) 101 provided in the refrigeration cycle 100 are provided. -1 is shared with the first refrigerant cycle 200-1 in which the liquid refrigerant for heating circulates, and the first evaporator 101-1 through a bypass passage bypassed by piping at a predetermined location of the refrigeration cycle 100.
  • a cooling refrigerant R410 and the like
  • first evaporator heat exchanger
  • a second refrigerant cycle 200-2 in which a refrigerant circulates in a separate second evaporator (heat exchanger) 101-2 and a liquid refrigerant for heating circulates in another system, and the first refrigerant
  • Various customer devices which are connected to the cycle 200-1 and the second refrigerant cycle 200-2 and are to be kept warm, are set as workpieces W1 and W2, and are selectively set for a user within a predetermined temperature range ( Wa And the work W2 is + 30 ° C.
  • the heating temperature in the heating devices (heaters) 202-1 and 202-2 for heating the liquid refrigerant circulating through the refrigerant cycle 200-1 and the second refrigerant cycle 200-2 is set to a set temperature set by the user.
  • a control device configured as a device control unit having a CPU (Central Processing Unit) function to control according to a temperature difference It is made.
  • the workpieces W1 and W2 here are assumed to correspond to the purpose of use in which different heat retention range conditions are required at the same time as in the case where the customer apparatus is a semiconductor etching apparatus, and the set temperature for heat retention of the work W1.
  • the range ⁇ 10 ° C. to + 100 ° C. can be applied to the lower electrode, and the set temperature range + 30 ° C. to + 100 ° C. for keeping the work W2 can be applied to the upper electrode.
  • the first temperature sensors T1-1 and T1-2 for detecting the workpiece temperatures of the workpieces W1 and W2 are supplied from the refrigerant tanks 201-1 and 201-2 provided in the refrigerant cycles 200-1 and 200-2.
  • the liquid refrigerant temperature is detected and sent to the equipment control unit (CPU).
  • the equipment control unit CPU
  • fourth temperature sensors T4-1 and T4 provided on the refrigerant suction side of the evaporators 101-1 and 101-2 and on the liquid refrigerant outflow side near the workpieces W1 and W2 are also provided.
  • -2 may be input to the equipment control unit (CPU), and the workpiece temperature may be detected using both detection results.
  • the first temperature sensors T1-1 and T1-2 require high detection accuracy, it is necessary to use a Pt sensor using a platinum resistance band whose resistance value can be varied from 100 ohms to 0 ohms. preferable.
  • the fourth temperature sensors T4-1 and T4-2 do not require detection accuracy as much as the first temperature sensors T1-1 and T1-2. It is preferable to use a thermocouple sensor using a pair.
  • the refrigeration cycle 100 compresses the refrigerant gas by the electric compressor 102 and sends it as a high-pressure gas to the discharge-side condenser 103, and the condenser 103 condenses the high-pressure gas and schematically shows a decompression mechanism.
  • the circuit configuration is such that the pressure is reduced via the air and then sent to the evaporator 101-1, and the evaporator 101-1 evaporates the decompressed low-pressure gas and sucks it into the suction side of the electric compressor 102 to repeat compression again.
  • Primary temperature adjustment circuit is such that the pressure is reduced via the air and then sent to the evaporator 101-1, and the evaporator 101-1 evaporates the decompressed low-pressure gas and sucks it into the suction side of the electric compressor 102 to repeat compression again.
  • the pipe is connected to the condenser 103 so as to be folded back, and the cooling water is taken in via a schematic valve provided on the pipe on the inlet side to cool the inside of the condenser 103 and then the outlet side.
  • a cooling circuit 300 having a structure of returning to the outside via a water control valve (WPR) provided in the pipe is provided.
  • WPR water control valve
  • the cooling function for the condenser 103 by the cooling circuit 300 described here may be configured to cool with cold air using a cooling fan.
  • the refrigerant cycle 200-1 shares the evaporator 101-1 of the refrigeration cycle 100 and collects and stores the liquid refrigerant in the refrigerant tank 201-1 and also has a heating device (heater) 202 attached to the refrigerant tank 201-1.
  • a heating device herein, but not limited to, a thermometer, a thermometer, a thermometer, or a thermometer, a thermometer, or a thermometer
  • System with a circuit configuration in which the liquid refrigerant is heated appropriately at -1 or returned to the evaporator 101-1 through the work W1 with the liquid refrigerant sucked by the pump 203-1 from the refrigerant tank 201-1 without being heated. Secondary temperature adjustment circuit.
  • a flow rate detection sensor F is provided in the pipe on the outflow side of the liquid refrigerant in the pump 203-1, and the flow rate of the liquid refrigerant detected by the flow rate detection sensor F is input to an equipment control unit (CPU) for equipment control.
  • An inverter INV provided with a unit (CPU) is driven to control the suction amount of the liquid refrigerant in the pump 203-1.
  • the liquid refrigerant is maintained at a substantially constant amount by the logic (LG).
  • the refrigerant cycle 200-2 has the same configuration, and the refrigerant circulates in the evaporator 101-2 through a bypass passage, which will be described later in detail.
  • the refrigerant is collected and stored in the refrigerant tank 201-2, and the liquid refrigerant is appropriately heated by a heating device (heater) 202-2 attached to the refrigerant tank 201-2, or the refrigerant tank 201-2 is heated without being heated.
  • This is a secondary temperature adjustment circuit of another system having a circuit configuration in which the liquid refrigerant sucked by the pump 203-2 is returned to the evaporator 101-2 through the work W2.
  • a flow rate detection sensor F is provided in the pipe on the outflow side of the liquid refrigerant in the pump 203-2, and the flow rate of the liquid refrigerant detected by the flow rate detection sensor F is input to an equipment control unit (CPU) for equipment control.
  • the inverter INV to which the unit (CPU) is attached is driven to control the suction amount of the liquid refrigerant in the pump 203-2, and the liquid refrigerant is maintained at a substantially constant amount by the logic (LG) in the refrigerant tank 201-2. .
  • a valve is schematically provided in the pipes connected to the refrigerant tanks 201-1 and 201-2 and the pipes connected to the refrigerant tanks 201-1 and 201-2 for practical use.
  • the valve is connected to a common pipe and connected to a drain for drainage treatment to drain the liquid, or a valve schematically shown on the pipes on the inflow side and the outflow side of the liquid refrigerant in the workpieces W1 and W2. It is preferable to employ a structure that prevents leakage of liquid refrigerant when the workpieces W1, W2 are piped to the local portions of the refrigerant cycles 200-1, 200-2.
  • the refrigerant cycles 200-1 and 200-2 are respectively provided on the liquid refrigerant discharge side of the evaporators 101-1 and 101-2 and on the near side of the liquid refrigerant inflow to the heating devices 202-1 and 202-2.
  • Second temperature sensors T2-1 and T2-2 for detecting the refrigerant temperature are provided.
  • the refrigeration cycle 100 includes a third temperature sensor T3 provided on the refrigerant suction side of the electric compressor 102 and on the refrigerant discharge side of the evaporator 101-1, for detecting the refrigerant temperature, A pressure sensor P provided in the vicinity of the third temperature sensor T3 on the refrigerant suction side of the compressor 102 and detecting the refrigerant pressure, and a first flow rate adjusting intervening connected to the refrigerant suction side of the evaporator 101-1.
  • the second temperature sensors T2-1 and T2-2 here are also preferably Pt sensors using a platinum resistance band because high detection accuracy is required.
  • the third temperature sensor T3 is preferably a thermocouple sensor using a thermocouple as in the fourth temperature sensors T4-1 and T4-2.
  • the above functional configuration can be implemented by applying a well-known technique, but the following describes the features of the embodiment.
  • the structural feature is the above-described bypass flow path, specifically speaking, from the refrigerant discharge side of the evaporator 101-2 in the second refrigerant cycle 200-2 to the evaporator 101-1 in the refrigeration cycle 100.
  • a first flow path connected to a location between the refrigerant discharge side and the refrigerant suction side of the electric compressor 102, and a high-pressure refrigerant electronic expansion valve EV2 for adjusting the flow rate are interposed from a midpoint of the first flow path.
  • the second flow path connected to the location between the refrigerant suction side of the condenser 103 and the refrigerant discharge side of the electric compressor 102 provided in the refrigeration cycle 100, and the flow rate adjustment extending from the first flow path Before obtaining the refrigerant flow of the refrigerant supply electronic expansion valve EV1-1 between the refrigerant discharge side of the condenser 103 and the refrigerant suction side of the evaporator 101-1 in the refrigeration cycle 100 via the injection electronic expansion valve EV3 ⁇ side
  • a third flow path connected to the location, a location closer to the refrigerant suction side of the evaporator 101-1 than the third flow path on the refrigerant supply electronic expansion valve EV1-1 in the refrigeration cycle 100 before obtaining the refrigerant flow, and a second flow path.
  • each of the refrigerant supply electronic expansion valves EV1-1 and EV1-2, the high pressure refrigerant electronic expansion valve EV2, and the injection electronic expansion valve EV3 includes a stepping motor disclosed in Patent Document 1. It is preferable to apply an electronic expansion valve having the same structure.
  • the control feature based on such a bypass flow path structure is borne by the processing function of the device control unit (CPU) described above.
  • the refrigerant cycle 200-1 is generated by a control signal generated based on a result of PID calculation including proportionality, integration, and differentiation for the workpiece temperatures detected by the first temperature sensors T1-1 and T1-2. 200-2, the respective heating amounts of the heating devices 202-1 and 202-2 are controlled, and the liquid refrigerant temperatures detected by the second temperature sensors T2-1 and T2-2 are proportional, integral, and differential, respectively.
  • Each of the refrigerant supply electronic expansion valves EV1-1 and EV1-2 is controlled by a pulse signal generated based on the result of PID calculation including the above, and the refrigerant flow rate in the refrigeration cycle 100 and the bypass passage is controlled.
  • coolant pressure detected by the pressure sensor P For example, the opening degree of the electronic expansion valve EV2 for high-pressure refrigerant is constant (for example, 20% with respect to 100% full open) by a pulse signal generated based on the result of PID calculation including integration and differentiation.
  • the target is the high-pressure refrigerant bypass operation flow rate that is maintained and circulated from the second flow path in the bypass flow path to the refrigerant suction side of the electric compressor 102 of the refrigeration cycle 100 via a part of the first flow path.
  • the opening of the electronic expansion valve EV3 for injection is variably set so as to be converged to a predetermined value to control the refrigerant flow rate in the entire bypass flow path and the refrigeration cycle 100, and the electric compressor 102 is driven.
  • the drive control signal generated for this purpose is output to the inverter INV, and the operating frequency of the electric compressor 102 is set within a predetermined range according to the refrigerant temperature detected by the third temperature sensor T3. Variably controls.
  • the device control unit (CPU) is detected by the first temperature sensors T1-1 and T1-2 and the fourth temperature sensors T4-1 and T4-2 in the refrigerant cycles 200-1 and 200-2, respectively.
  • the result of individually calculating the thermal load amount on the work W1, W2 side based on the difference value of the liquid refrigerant temperature obtained by the PID calculation based on the refrigerant pressure detected by the pressure sensor P and the third temperature sensor T3 Feed-forward control is performed to correct the cooling control by reflecting the result of the PID calculation based on the detected refrigerant temperature.
  • the device control unit when there is a thermal load according to the result of calculating the amount of heat load for the opening at the injection electronic expansion valve EV3, than when there is no heat load.
  • the electric compressor of the refrigeration cycle 100 is more than during the temperature raising operation to the workpieces W1 and W2 by heating in the heating devices 202-1 and 202-2 in the refrigerant cycles 200-1 and 200-2.
  • the opening degree of the electronic expansion valve EV3 for injection during the temperature lowering operation to the workpieces W1 and W2 by the heat exchange in the evaporators 101-1 and 101-2 by driving the 102 is increased.
  • FIG. 2 is a schematic view of the main part shown for explaining the flow of the refrigerant centering on the bypass flow path provided in the chiller device according to the embodiment.
  • the electric compressor 102 of the refrigeration cycle 100 can be performed in the chiller apparatus according to the present embodiment by performing various controls by the device control unit (CPU) targeting the above-described bypass flow path structure.
  • the refrigerant gas (referred to as hot gas) compressed to a high pressure by the first flow passes through the high-pressure refrigerant electronic expansion valve EV2 in which the opening degree in the second flow path of the bypass flow path is maintained constant (20%).
  • a state is shown in which the refrigerant circulates to the refrigerant suction side of the electric compressor 102 of the refrigeration cycle 100 via a part of the path. Further, at this time, as shown in a dotted frame in FIG.
  • the opening degree of the electronic expansion valve EV3 for injection is set variably, and the refrigerant gas from the condenser 103 is electrically driven via the third flow path.
  • the opening degree is set depending on the performance of the electric compressor 102. For example, as a basic performance of the electric compressor 102, assuming a use range in which the discharge pressure is 120 ° C. or lower and the suction pressure is 0.23 MPa or higher at ⁇ 24 ° C., the liquid to the work W1 in the refrigerant cycle 200-1 is assumed.
  • the target value of the refrigerant supply is 0 ° C.
  • the target value of the suction pressure for the electric compressor 102 in the high-pressure refrigerant electronic expansion valve EV2 is ⁇ 30 MPa
  • the electric compressor 102 in the injection electronic expansion valve EV3 is 0.3 MPa.
  • the value is 0.47 MPa at ⁇ 10 ° C.
  • the target value of the suction temperature for the electric compressor 102 in the electronic expansion valve EV3 for injection is ⁇ 5 ° C. Assume that control conditions.
  • the chiller device is in operation and the target value of the liquid refrigerant supply to the work W1 of the refrigerant cycle 200-1 is set to -10 ° C.
  • the electric type in the high-pressure refrigerant electronic expansion valve EV2 The suction pressure for the compressor 102 is 0.30 MPa, the opening degree of the high-pressure refrigerant electronic expansion valve EV2 is 20%, the suction temperature for the electric compressor 102 in the injection electronic expansion valve EV3 is ⁇ 15 ° C., the injection electronic expansion valve EV3 A case where the opening degree is 20% can be illustrated.
  • the electric compressor in the high-pressure refrigerant electronic expansion valve EV2 The suction pressure with respect to 102 is 0.30 MPa, the opening degree of the high-pressure refrigerant electronic expansion valve EV2 is 20%, the suction temperature with respect to the electric compressor 102 in the injection electronic expansion valve EV3 is ⁇ 15 ° C., and the injection electronic expansion valve EV3 is opened. A case where the degree is 50% can be exemplified.
  • the electric compressor 102 in the high-pressure refrigerant electronic expansion valve EV2 is used.
  • the suction pressure is 0.47 MPa
  • the opening degree of the electronic expansion valve EV2 for high-pressure refrigerant is 20%
  • the suction temperature to the electric compressor 102 in the injection electronic expansion valve EV3 is ⁇ 5 ° C.
  • the opening degree of the electronic expansion valve EV3 for injection Can be exemplified as 20%.
  • the electric compressor in the high-pressure refrigerant electronic expansion valve EV2 The suction pressure with respect to 102 is 0.47 MPa, the opening degree of the high-pressure refrigerant electronic expansion valve EV2 is 20%, the suction temperature with respect to the electric compressor 102 in the injection electronic expansion valve EV3 is ⁇ 5 ° C., and the injection electronic expansion valve EV3 is opened. A case where the degree is 50% can be exemplified.
  • the target value of the liquid refrigerant supply is set from ⁇ 10 ° C. to + 100 ° C.
  • the high pressure refrigerant The suction pressure for the electric compressor 102 in the electronic expansion valve EV2 is 0.47 MPa, the opening degree of the electronic expansion valve EV2 for high-pressure refrigerant is 20%, and the suction temperature for the electric compressor 102 in the electronic expansion valve EV3 for injection is -5. A case where the opening degree of the electronic expansion valve EV3 for injection is 20% can be illustrated.
  • the target value of the liquid refrigerant supply is + 100 ° C.
  • the suction pressure for the electric compressor 102 in the high-pressure refrigerant electronic expansion valve EV2 is 0.47 MPa
  • the opening degree of the high-pressure refrigerant electronic expansion valve EV2 is 20%
  • the injection electronic expansion valve EV3 For example, the suction temperature to the electric compressor 102 at -15 ° C. and the opening degree of the electronic expansion valve EV3 for injection 50% are illustrated.
  • the role of the electronic expansion valve EV2 for high-pressure refrigerant is that the refrigerant gas compressed to a high pressure by the electric compressor 102 is supplied to the electric compressor 102 so that the suction pressure to the electric compressor 102 becomes 0.3 MPa.
  • the purpose is to increase the pressure by merging to the refrigerant suction side. If the high-pressure refrigerant bypass operation flow rate is large, the electric compressor 102 will be used correspondingly, so the opening degree of the high-pressure refrigerant electronic expansion valve EV2 is 20% so that the required minimum cooling capacity is obtained.
  • the operation frequency in the electric compressor 102 is variably controlled so that the optimum energy saving operation can be performed under any operation condition.
  • the role of the electronic expansion valve EV3 for injection is to supply the refrigerant gas compressed to a high pressure by the electric compressor 102 to the refrigerant suction side of the electric compressor 102 so that the suction temperature to the electric compressor 102 is always constant. It is to raise the temperature by joining.
  • the suction pressure and the suction temperature for the electric compressor 102 vary depending on the use environment conditions, the target value is changed accordingly. For example, the case where the target value of the suction temperature for the electric compressor 102 is changed to about + 5 ° C. can be exemplified.
  • the role of the refrigerant supply electronic expansion valve EV1-1 on the refrigerant suction side of the evaporator 101-1 in the refrigeration cycle 100 shown in FIG. 2 is to control the flow rate of the refrigerant flowing from the condenser 103 to the evaporator 101-1.
  • the liquid refrigerant that circulates in the refrigerant cycle 200-1 is appropriately cooled by heat exchange in the evaporator 101-1.
  • the role of the refrigerant supply electronic expansion valve EV1-2 interposed and connected in the fourth flow path of the bypass flow path in the refrigeration cycle 100 is the same, and the refrigerant flowing from the condenser 103 to the evaporator 101-2 is also similar.
  • the flow rate is adjusted and the liquid refrigerant circulating in the refrigerant cycle 200-2 is appropriately cooled by heat exchange in the evaporator 101-2.
  • the liquid refrigerant in the refrigerant cycles 200-1 and 200-2 is about 2 ° C. by heat exchange in the evaporators 101-1 and 101-2 by adjusting the flow rate. Can be cooled.
  • the refrigerant supply electronic expansion valve EV1-2 in the fourth flow path is not involved in the heat exchange function of the evaporator 101-1 in the refrigeration cycle 100, and is based on the configuration of the bypass flow path described above.
  • the opening degree of the injection electronic expansion valve EV3 in the third flow path is variably set with the opening degree of the high pressure refrigerant electronic expansion valve EV2 in the second flow path being constant.
  • the cooling function in the evaporator 101-2 is intentionally lowered to differ between the dual-structure refrigerant cycles 200-1 and 200-2. It has an auxiliary framework for achieving the function of maintaining the temperature of the workpieces W1 and W2 under the heat retention range condition at the same time with high accuracy.
  • FIG. 3 shows the electric motor of the refrigeration cycle 100 through the second flow path and a part of the first flow path in the bypass flow path by the device control unit (CPU) as a control device provided in the chiller device according to the embodiment.
  • High pressure refrigerant bypass operation flow rate vs. elapsed time shown for explaining variable control of the operation frequency in the electric compressor 102 according to the high pressure refrigerant bypass operation flow rate circulating to the refrigerant suction side of the compressor 102-compressor operation It is the schematic diagram which contrasted and showed the frequency characteristic.
  • the refrigerant suction side of the electric compressor 102 of the refrigeration cycle 100 flows here through the second flow path and a part of the first flow path in the bypass flow path by the device control unit (CPU).
  • the device control unit CPU
  • the measured value indicated by the solid line as an example of the characteristic is compared with 20% of the target value and converged to the target value of 20%.
  • a drive control signal generated based on the result of PID calculation of the refrigerant temperature and the refrigerant pressure from the pressure sensor P is output to the inverter INV, and the operation frequency in the electric compressor 102 corresponds to a flow rate of 0% to 100%.
  • the control is variably controlled according to the refrigerant temperature within the frequency range of 7 Hz to 140 Hz.
  • the opening degree of the high-pressure refrigerant electronic expansion valve EV2 in the second flow path is maintained at 20%.
  • the third opening of the injection electronic expansion valve EV3 flow path variably sets Te.
  • the difference between the measured value of the high-pressure refrigerant bypass operation flow rate and the target value is processed by performing a moving average to moderate the amount of change, but the target value of 20% and the frequency of the drive control signal are exemplified.
  • the range of 7 Hz to 140 Hz can be varied according to the use conditions.
  • the device control unit CPU
  • the device control unit performs a PID calculation on the liquid refrigerant temperature detected by the first temperature sensors T1-1 and T1-2 in the refrigerant cycles 200-1 and 200-2.
  • the opening degree of the valve EV1-2 is controlled, and a second pulse signal generated based on the result of PID calculation of the refrigerant pressure at the pressure sensor P and the refrigerant temperature at the third temperature sensor T3 in the refrigeration cycle 100
  • the flow rate of the high-pressure refrigerant bypass operation flow that circulates to the electric compressor 102 through a part of the first flow path with the opening degree of the electronic expansion valve EV2 for the high-pressure refrigerant in the flow path made constant is converged to the target value.
  • the opening degree of the third flow passage electronic expansion valve EV3 is variably set, a drive control signal is output, and the operation frequency of the compressor 102 is set within a predetermined range according to the refrigerant temperature.
  • Variable control Because not overload the electric compressor 102 without impaired cooling performance by an inexpensive configuration can be kept controlled to different insulation range condition simultaneously high precision workpieces W1, W2 of.
  • the work W1 connected to the first refrigerant cycle 200-1 is used for heat insulation with respect to the lower electrode in the semiconductor etching apparatus, and the work W2 connected to the second refrigerant cycle 200-2 is used as the semiconductor etching apparatus. If it is applied as a heat retaining material for the upper electrode, the semiconductor etching on the target can be performed with high accuracy without temperature unevenness.
  • FIG. 4 is a Mollier diagram shown for explaining the cooling performance in the chiller apparatus according to the embodiment.
  • a highly efficient Freon gas R410A is used as the refrigerant circulating in the refrigeration cycle 100 and the bypass flow path in the chiller apparatus according to the embodiment.
  • the chiller device includes points A to B in the refrigeration cycle on the Mollier diagram indicated by the relationship between the pressure p [MPa] and the specific enthalpy h [kJ / kg].
  • the interval shows the change in the state of the refrigerant in the electric compressor 102, the change in the state of the refrigerant in the condenser 103 from point B to point C, and the change in the refrigerant in the expansion valve between the point C and point D.
  • the chiller device according to the embodiment since the chiller device according to the embodiment has a bypass flow path that is returned to the refrigerant discharge side of the evaporator 101-1, it can be used with a cooling capacity of 8 kW.
  • the chiller device according to the embodiment realizes an energy saving effect of about 10% to 15% as a result as compared with the chiller device according to Patent Document 1.
  • the device control unit performs a PID calculation on the refrigerant temperature of the third temperature sensor T3 provided in the refrigeration cycle 100 and the refrigerant pressure detected by the pressure sensor P.
  • a function for variably controlling the operation frequency of the electric compressor 102 within a predetermined range according to the refrigerant temperature detected by the third temperature sensor T3 by outputting the drive control signal generated based on the above to the inverter INV is explained.
  • the chiller device of the present invention is not limited to the form described in the embodiments.
  • the chiller device of the present invention has two refrigerant cycles 200-1 and 200-2 as described above, and uses the bypass flow path to reduce the refrigerant flow rate without impairing the cooling performance of the refrigeration cycle 100. Since the technical gist is to improve the cooling performance by controlling and to save energy, the refrigerant temperature of the third temperature sensor T3 in the refrigeration cycle 100 in the own cycle as described in the embodiment. In addition, it can be said that it is advantageous in terms of followability and accuracy to generate a drive control signal by PID calculation of the refrigerant pressure detected by the pressure sensor P.

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Abstract

廉価な構成で冷却性能を損わずに圧縮機に過負荷を掛けず、異なる保温範囲条件のワークを同時に高精度に保温制御できる機能を持つチラー装置を提供する。　この装置では、ワークＷ１が接続される冷媒サイクル２００－１の蒸発器１０１－１を共用する冷凍サイクル１００に接続された第１の流路～第４の流路によるバイパス流路を通してワークＷ２が接続される冷媒サイクル２００－２の蒸発器１０１－２へ冷却低下された冷媒を流す際、ＣＰＵがサイクル１００のセンサＰでの冷媒圧力、センサＴ３での冷媒温度をＰＩＤ演算した結果に基づいて生成したパルス信号により第２の流路の弁ＥＶ２の開度を一定にしてそこから第１の流路の一部を経由して電動式圧縮機１０２へ循環する冷媒流量が目標値に収束されるように、第３の流路の弁ＥＶ３での開度を可変設定し、駆動制御信号を出力して圧縮機１０２での運転周波数を所定の範囲内で可変制御する。

Description

チラー装置
　本発明は、保温対象となる各種顧客装置をワークとして、使用者が所定の温度範囲（例えば－１０℃～１００℃）で選択的に温度設定して保温するためのチラー装置に係り、詳しくは設定温度とワーク温度との温度差に応じて冷却用の冷凍サイクルに備えられる電動式圧縮機の回転数と加熱用の冷媒サイクルに備えられる加熱装置の加熱温度とを制御装置で制御する機能を持つチラー装置に関する。
　従来、この種のチラー装置には、本出願人により提案されたシングルタイプとして、設定温度がワーク温度に近い温度差（例えば５℃～１０℃）の少ない保温設定時において、特に冷凍サイクルでの蒸発器の冷媒吸入側と冷媒吐出側との冷媒温度差が殆ど無い状態にあって、冷媒を蒸発器に流す必要がないにも拘らず電動式圧縮機が動作し続ける構造及び機能を改善した「チラー装置」（特許文献１参照）が挙げられる。
特許第５７２１８７５号公報
　上述した特許文献１に係るチラー装置は、冷凍サイクルに電動式圧縮機を適用しており、冷媒に高効率なフロンガス（Ｒ４１０Ａ等）を用いるとそれ以前の製品よりも格段に冷凍機能が向上し、冷媒サイクルの液冷媒（実用上ではブラインと呼ばれる熱媒体を循環させるため、冷媒サイクルはブライン供給回路と呼ばれても良い）を蒸発器で冷却して有効に熱交換することができ、基本機能として熱負荷に応じた電動式圧縮機の回転制御を行うと共に、冷却・加熱を２段構えにした顧客装置（ワーク）に対する高精度な保温制御を実現している。
　しかしながら、特許文献１に係るチラー装置の場合、基本構造上ではシングルタイプと呼ばれる１系統の冷凍サイクルと１系統の冷媒サイクルとで１台の蒸発器を共有し、冷媒サイクル側で顧客装置となる１つのワークを保温できる仕様となっているため、顧客装置が例えば半導体エッチング装置である場合のように異なる保温範囲条件を同時に要求されるような使用目的には対応し難いという問題がある。
　そこで、冷媒サイクル側を多段にして複数系統とし、各系統でそれぞれワークを別個に接続できるような構造の適用が想定されるものの、実際には蒸発器を含めた冷媒サイクルを単純に多段構成にしようとしても配管によるバイパス流路を使用しての冷媒の引き回しや流量制御が複雑になってしまう上、増設された蒸発器で液冷媒を冷却する分に相当する冷凍サイクルにおける冷却性能が損われると共に、電動式圧縮機の回転制御にも熱負荷増加分の負担が増大するため、簡易に改造することは困難となっている。それ故、廉価な構成で冷却性能を損わずに圧縮機に過負荷を掛けず、異なる保温範囲条件の顧客装置を同時に高精度に保温制御できる機能を持つチラー装置の製品化が望まれているものの、現状では具現化されていない。
　本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、廉価な構成で冷却性能が損われずに圧縮機に過負荷を掛けず、異なる保温範囲条件のワークを同時に高精度に保温制御できる機能を持つチラー装置を提供することにある。
　上記技術的課題を達成するため、本発明の一形態は、冷却用の冷媒が循環する冷凍サイクルと、冷凍サイクルに備えられる第１の蒸発器を共用して加熱用の液冷媒が循環する第１の冷媒サイクルと、冷凍サイクルの所定箇所で配管によりバイパス接続されたバイパス流路を通して第１の蒸発器とは別体の第２の蒸発器内を冷媒が循環すると共に、別系統で加熱用の液冷媒が循環する第２の冷媒サイクルと、第１の冷媒サイクルと第２の冷媒サイクルとにそれぞれ介在接続されて保温対象となる各種顧客装置をワークとして、使用者向けに所定の温度範囲での選択的な温度設定に供されると共に、冷凍サイクルに備えられる電動式圧縮機の回転数、並びに当該第１の冷媒サイクルと当該第２の冷媒サイクルとを循環する液冷媒に対する加熱用の加熱装置における加熱温度を、使用者により設定された設定温度と当該第１の冷媒サイクル及び当該第２の冷媒サイクルの当該ワーク側寄り箇所に設けられた第１の温度センサによりそれぞれ検出されたワーク温度との温度差に応じて制御する制御装置と、を備えたチラー装置において、第１の冷媒サイクルと第２の冷媒サイクルとは、第１の蒸発器と第２の蒸発器との冷媒吐出側で加熱装置に対する液冷媒流入の手前側にそれぞれ設けられて液冷媒温度を検出する第２の温度センサと、第１の蒸発器と第２の蒸発器との冷媒吸入側でワークに対する液冷媒流出側にそれぞれ設けられて液冷媒温度を検出する第４の温度センサと、を有し、冷凍サイクルは、電動式圧縮機の冷媒吸入側であって、第１の蒸発器の冷媒吐出側に設けられて冷媒温度を検出するための第３の温度センサと、電動式圧縮機の冷媒吸入側の第３の温度センサ近傍に設けられて冷媒圧力を検出する圧力センサと、第１の蒸発器の冷媒吸入側に介在接続された流量調整用の第１の冷媒供給用電子膨張弁と、を有し、バイパス流路は、第２の冷媒サイクルにおける第２の蒸発器の冷媒吐出側から冷凍サイクルにおける第１の蒸発器の冷媒吐出側と電動式圧縮機の冷媒吸入側との間の箇所に繋がる第１の流路と、第１の流路の途中箇所から流量調整用の高圧冷媒用電子膨張弁を介在させて冷凍サイクルに備えられる凝縮器の冷媒吸入側と電動式圧縮機の冷媒吐出側との間の箇所に繋がる第２の流路と、第１の流路から延在して流量調整用のインジェクション用電子膨張弁を介在させて冷凍サイクルにおける凝縮器の冷媒吐出側と第１の蒸発器の冷媒吸入側との間における第１の冷媒供給用電子膨張弁の冷媒流入手前側の箇所に繋がる第３の流路と、冷凍サイクルにおける第１の冷媒供給用電子膨張弁の冷媒流入手前側の第３の流路よりも第１の蒸発器の冷媒吸入側寄り箇所と第２の冷媒サイクルにおける第２の蒸発器の冷媒吸入側とに流量調整用の第２の冷媒供給用電子膨張弁を介在接続させて繋がる第４の流路と、を有して形成され、制御装置は、第１の温度センサでそれぞれ検出されたワーク温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果に基づいて生成した制御信号により第１の冷媒サイクルと第２の冷媒サイクルとにおける加熱装置でのそれぞれの加熱量を制御し、第２の温度センサでそれぞれ検出された液冷媒温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果に基づいて生成したパルス信号により第１の冷媒供給用電子膨張弁と第２の冷媒供給用電子膨張弁とでの開閉をそれぞれ制御して冷凍サイクルとバイパス流路とにおける冷媒流量を制御し、圧力センサで検出された冷媒圧力について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果と第３の温度センサで検出された冷媒温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果とに基づいて生成したパルス信号により高圧冷媒用電子膨張弁の開度を一定に維持して当該バイパス流路における第２の流路から第１の流路の一部を経由して当該冷凍サイクルの電動式圧縮機の冷媒吸入側へ循環する高圧冷媒バイパス操作流量が目標とする所定値に収束されるように、インジェクション用電子膨張弁での開度を可変設定して当該バイパス流路及び当該冷凍サイクルの全体での冷媒流量を制御すると共に、当該電動式圧縮機を駆動するために生成した駆動制御信号をインバータへ出力して当該電動式圧縮機での運転周波数を所定の範囲内で当該冷媒温度に応じて可変制御することを特徴とする。
　本発明のチラー装置によれば、上記構成により、廉価な構成で冷却性能を損わずに圧縮機に過負荷を掛けず、異なる保温範囲条件のワークを同時に高精度に保温制御できる機能が得られるようになる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
本発明の実施例に係るチラー装置の基本構成を冷媒サイクルでのワークへの接続及び冷凍サイクルでの凝縮器へ冷却を行うための冷却回路を含めて示した全体的な概略図である。 図１に示すチラー装置に備えられるバイパス流路を中心にした冷媒の流れを説明するために示した要部の概略図である。 図１に示すチラー装置に備えられる制御装置によるバイパス流路における第２の流路及び第１の流路の一部を流れて冷凍サイクルの電動式圧縮機の冷媒吸入側へ循環する高圧冷媒バイパス操作流量に応じた電動式圧縮機での運転周波数の可変制御を説明するために示した経過時間に対する高圧冷媒バイパス操作流量－圧縮機運転周波数特性を対比して示した模式図である。 図１に示すチラー装置における冷却性能を説明するために示すモリエル線図である。
　以下に、本発明のチラー装置について、実施例を挙げ、図面を参照して詳細に説明する。
　図１は、本発明の実施例に係るチラー装置の基本構成を冷媒サイクル２００－１、２００－２でのワークＷ１、Ｗ２への接続及び冷凍サイクル１００での凝縮器１０３へ冷却を行うための冷却回路３００を含めて示した全体的な概略図である。
　図１を参照すれば、このチラー装置は、基本構成上において、冷却用の冷媒（Ｒ４１０等）が循環する冷凍サイクル１００と、冷凍サイクル１００に備えられる第１の蒸発器（熱交換器）１０１－１を共用して加熱用の液冷媒が循環する第１の冷媒サイクル２００－１と、冷凍サイクル１００の所定箇所で配管によりバイパス接続されたバイパス流路を通して第１の蒸発器１０１－１とは別体の第２の蒸発器（熱交換器）１０１－２内を冷媒が循環すると共に、別系統で加熱用の液冷媒が循環する第２の冷媒サイクル２００－２と、第１の冷媒サイクル２００－１と第２の冷媒サイクル２００－２とにそれぞれ介在接続されて保温対象となる各種顧客装置をワークＷ１、Ｗ２として、使用者向けに所定の温度範囲での選択的な温度設定（ワークＷ１は－１０℃～＋１００℃、ワークＷ２は＋３０℃～＋１００℃である場合を例示できる）に供されると共に、冷凍サイクル１００に備えられる電動式圧縮機１０２の回転数、並びに第１の冷媒サイクル２００－１と第２の冷媒サイクル２００－２とを循環する液冷媒に対する加熱用の加熱装置（ヒータ）２０２－１、２０２－２における加熱温度を、使用者により設定された設定温度と第１の冷媒サイクル２００－１及び第２の冷媒サイクル２００－２のワークＷ１、Ｗ２側寄り箇所にそれぞれ設けられた第１の温度センサＴ１－１、Ｔ１－２により検出されたワーク温度との温度差に応じて制御するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）機能を持つ機器制御ユニットとして構成される制御装置と、を備えて構成される。
　ここでのワークＷ１、Ｗ２は、顧客装置を半導体エッチング装置とした場合のように異なる保温範囲条件を同時に要求される使用目的に対応させることを想定しており、ワークＷ１の保温用の設定温度範囲－１０℃～＋１００℃は下部電極に適用させ、ワークＷ２の保温用の設定温度範囲＋３０℃～＋１００℃は上部電極に適用させることができる。これらのワークＷ１、Ｗ２のワーク温度を検出するための第１の温度センサＴ１－１、Ｔ１－２は、冷媒サイクル２００－１、２００－２に備えられる冷媒タンク２０１－１、２０１－２から液冷媒を吸引するポンプ２０３－１、２０３－２の冷媒吐出側であって、ワークＷ１、Ｗ２寄りの冷媒流入側に設けられて液冷媒温度を検出して機器制御ユニット（ＣＰＵ）に送出するようになっているが、その他に蒸発器１０１－１、１０１－２の冷媒吸入側であって、ワークＷ１、Ｗ２寄りの液冷媒流出側に設けられた第４の温度センサＴ４－１、Ｔ４－２からの液冷媒温度を機器制御ユニット（ＣＰＵ）に入力し、双方の検出結果を併用してワーク温度を検出するようにしても良い。因みに、第１の温度センサＴ１－１、Ｔ１－２については、高い検出精度が要求されるため、抵抗値を１００オームから０オームに可変できる白金抵抗帯体を用いたＰｔセンサを用いることが好ましい。これに対し、第４の温度センサＴ４－１、Ｔ４－２は、第１の温度センサＴ１－１、Ｔ１－２程度には検出精度が要求されないため、製造コストを考慮して一般的な熱電対を用いた熱電対センサを用いることが好ましい。
　このうち、冷凍サイクル１００は、冷媒のガスを電動式圧縮機１０２により圧縮して高圧ガスとして吐出側の凝縮器１０３へ送り、凝縮器１０３では高圧ガスを凝縮して減圧機構の略図する膨張弁を経由して減圧させてから蒸発器１０１－１へ送り、蒸発器１０１－１では減圧された低圧ガスを蒸発させて電動式圧縮機１０２の吸入側に吸い込ませることで再び圧縮を繰り返す回路構成の一次温度調整回路となっている。また、ここでは凝縮器１０３に対して配管を折り返すように接続し、入口側の管に設けられた略図するバルブを経由して冷却水を取り込んで凝縮器１０３内を冷却してから出口側の管に設けられた制水弁（ＷＰＲ）を経由して外方へ戻す構造の冷却回路３００が配備されている。尚、ここで説明した冷却回路３００による凝縮器１０３に対する冷却機能は、冷却ファンを用いて冷風で冷却する構成としても良い。
　冷媒サイクル２００－１は、冷凍サイクル１００の蒸発器１０１－１を共有して液冷媒を冷媒タンク２０１－１で回収して蓄えると共に、冷媒タンク２０１－１に装着された加熱装置（ヒータ）２０２－１で液冷媒を適宜加熱するか、或いは加熱させずに冷媒タンク２０１－１からポンプ２０３－１により吸引した液冷媒をワークＷ１を介在させて蒸発器１０１－１に戻す回路構成の１系統の二次温度調整回路となっている。また、ポンプ２０３－１における液冷媒の流出側の配管には流量検出センサＦが設けられ、この流量検出センサＦで検出された液冷媒の流量は機器制御ユニット（ＣＰＵ）に入力され、機器制御ユニット（ＣＰＵ）が付設されるインバータＩＮＶを駆動してポンプ２０３－１における液冷媒の吸引量を制御するようになっている。これにより、冷媒タンク２０１－１内では、液冷媒がロジック（ＬＧ）によりほぼ一定量に保たれることになる。
　冷媒サイクル２００－２についても同様な構成であり、冷凍サイクル１００の所定箇所で配管によりバイパス接続された後文で詳述するバイパス流路を通して蒸発器１０１－２内を冷媒が循環する他、液冷媒を冷媒タンク２０１－２で回収して蓄えると共に、冷媒タンク２０１－２に装着された加熱装置（ヒータ）２０２－２で液冷媒を適宜加熱するか、或いは加熱させずに冷媒タンク２０１－２からポンプ２０３－２により吸引した液冷媒をワークＷ２を介在させて蒸発器１０１－２に戻す回路構成の別系統の二次温度調整回路となっている。ここでもポンプ２０３－２における液冷媒の流出側の配管には流量検出センサＦが設けられ、この流量検出センサＦで検出された液冷媒の流量は機器制御ユニット（ＣＰＵ）に入力され、機器制御ユニット（ＣＰＵ）が付設されるインバータＩＮＶを駆動してポンプ２０３－２における液冷媒の吸引量を制御し、冷媒タンク２０１－２内では液冷媒がロジック（ＬＧ）によりほぼ一定量に保たれる。その他、細部構造を略図するが、実用上では蒸発器１０１－１、１０１－２の液冷媒吐出側の管と冷媒タンク２０１－１、２０１－２に接続された管とに略図するバルブを設けて共通の配管に接続した上、排液処理用のドレンに繋げて排液する構造を採用したり、或いはワークＷ１、Ｗ２における液冷媒の流入側の配管と流出側の配管とに略図するバルブを設けてワークＷ１、Ｗ２を冷媒サイクル２００－１、２００－２の局部に配管接続するときの液冷媒漏れを防止する構造を採用することが好ましい。
　更に、冷媒サイクル２００－１、２００－２は、蒸発器１０１－１、１０１－２の液冷媒吐出側で加熱装置２０２－１、２０２－２に対する液冷媒流入の手前側にそれぞれ設けられて液冷媒温度を検出する第２の温度センサＴ２－１、Ｔ２－２を有する。加えて、冷凍サイクル１００は、電動式圧縮機１０２の冷媒吸入側であって、蒸発器１０１－１の冷媒吐出側に設けられて冷媒温度を検出するための第３の温度センサＴ３と、電動式圧縮機１０２の冷媒吸入側の第３の温度センサＴ３近傍に設けられて冷媒圧力を検出する圧力センサＰと、蒸発器１０１－１の冷媒吸入側に介在接続された流量調整用の第１の冷媒供給用電子膨張弁ＥＶ１－１と、を有する。因みに、ここでの第２の温度センサＴ２－１、Ｔ２－２についても、高い検出精度が要求されるために白金抵抗帯体を用いたＰｔセンサとすることが好ましい。また、第３の温度センサＴ３については、第４の温度センサＴ４－１、Ｔ４－２と同様に熱電対を用いた熱電対センサとすることが好ましい。
　以上の機能構成は、周知技術を適用して具現できるものであるが、以下は実施例に係る特徴を説明する。その構造上の特徴は、上述したバイパス流路であり、具体的に云えば、第２の冷媒サイクル２００－２における蒸発器１０１－２の冷媒吐出側から冷凍サイクル１００における蒸発器１０１－１の冷媒吐出側と電動式圧縮機１０２の冷媒吸入側との間の箇所に繋がる第１の流路と、第１の流路の途中箇所から流量調整用の高圧冷媒用電子膨張弁ＥＶ２を介在させて冷凍サイクル１００に備えられる凝縮器１０３の冷媒吸入側と電動式圧縮機１０２の冷媒吐出側との間の箇所に繋がる第２の流路と、第１の流路から延在して流量調整用のインジェクション用電子膨張弁ＥＶ３を介在させて冷凍サイクル１００における凝縮器１０３の冷媒吐出側と蒸発器１０１－１の冷媒吸入側との間における冷媒供給用電子膨張弁ＥＶ１－１の冷媒流入手前側の箇所に繋がる第３の流路と、冷凍サイクル１００における冷媒供給用電子膨張弁ＥＶ１－１の冷媒流入手前側の第３の流路よりも蒸発器１０１－１の冷媒吸入側寄り箇所と第２の冷媒サイクル２００－２における蒸発器１０１－２の冷媒吸入側とに流量調整用の第２の冷媒供給用電子膨張弁ＥＶ１－２を介在接続させて繋がる第４の流路と、を有して形成される。因みに、これらの冷媒供給用電子膨張弁ＥＶ１－１、ＥＶ１－２、高圧冷媒用電子膨張弁ＥＶ２、及びインジェクション用電子膨張弁ＥＶ３については、何れも特許文献１で開示されているステッピングモータを備えた同じ構造の電子膨張弁を適用させることが好ましい。
　また、こうしたバイパス流路構造を前提とする制御上の特徴は、上述した機器制御ユニット（ＣＰＵ）の処理機能が担うものである。具体的に云えば、第１の温度センサＴ１－１、Ｔ１－２でそれぞれ検出されたワーク温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果に基づいて生成した制御信号により冷媒サイクル２００－１、２００－２における加熱装置２０２－１、２０２－２でのそれぞれの加熱量を制御し、第２の温度センサＴ２－１、Ｔ２－２でそれぞれ検出された液冷媒温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果に基づいて生成したパルス信号により冷媒供給用電子膨張弁ＥＶ１－１、ＥＶ１－２での開閉をそれぞれ制御して冷凍サイクル１００とバイパス流路とにおける冷媒流量を制御し、圧力センサＰで検出された冷媒圧力について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果と第３の温度センサＴ３で検出された冷媒温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果とに基づいて生成したパルス信号により高圧冷媒用電子膨張弁ＥＶ２の開度を一定（例えば全開１００％に対して２０％にする場合を例示できる）に維持してバイパス流路における第２の流路から第１の流路の一部を経由して冷凍サイクル１００の電動式圧縮機１０２の冷媒吸入側へ循環する高圧冷媒バイパス操作流量が目標とする所定値に収束されるように、インジェクション用電子膨張弁ＥＶ３での開度を可変設定してバイパス流路及び冷凍サイクル１００の全体での冷媒流量を制御すると共に、電動式圧縮機１０２を駆動するために生成した駆動制御信号をインバータＩＮＶへ出力して電動式圧縮機１０２での運転周波数を所定の範囲内で第３の温度センサＴ３で検出された冷媒温度に応じて可変制御する。
　その他、機器制御ユニット（ＣＰＵ）は、冷媒サイクル２００－１、２００－２における第１の温度センサＴ１－１、Ｔ１－２と第４の温度センサＴ４－１、Ｔ４－２とによりそれぞれ検出された液冷媒温度の差値に基づいてワークＷ１、Ｗ２側の熱負荷量を個別に算出した結果を圧力センサＰで検出された冷媒圧力に基づいてＰＩＤ演算した結果及び第３の温度センサＴ３で検出された冷媒温度に基づいてＰＩＤ演算した結果へそれぞれ反映させて冷却制御を補正するフィードフォワード制御を行う。具体的に云えば、機器制御ユニット（ＣＰＵ）は、インジェクション用電子膨張弁ＥＶ３での開度について、熱負荷量を算出した結果に応じて熱負荷がある場合には熱負荷が無い場合よりも開度を大きくする他、冷媒サイクル２００－１、２００－２における加熱装置２０２－１、２０２－２での加熱によるワークＷ１、Ｗ２への昇温動作中よりも冷凍サイクル１００の電動式圧縮機１０２を駆動させての蒸発器１０１－１、１０１－２での熱交換によるワークＷ１、Ｗ２への降温動作中におけるインジェクション用電子膨張弁ＥＶ３での開度を大きくする。
　図２は、実施例に係るチラー装置に備えられるバイパス流路を中心にした冷媒の流れを説明するために示した要部の概略図である。
　図２を参照すれば、本実施例に係るチラー装置において、上述したバイパス流路の構造を対象とした機器制御ユニット（ＣＰＵ）による各種制御を実行すれば、冷凍サイクル１００の電動式圧縮機１０２により高圧に圧縮された冷媒ガス（ホットガスと呼ばれる）がバイパス流路の第２の流路における開度を一定（２０％）に維持した高圧冷媒用電子膨張弁ＥＶ２を通って第１の流路の一部を経由して冷凍サイクル１００の電動式圧縮機１０２の冷媒吸入側へ循環する様子を示している。また、このときに図２中の点線枠内に示されるようにインジェクション用電子膨張弁ＥＶ３での開度が可変設定されて凝縮器１０３からの冷媒ガスが第３の流路を経由して電動式圧縮機１０２の冷媒吸入側へ流れることになるが、その開度の設定は電動式圧縮機１０２の性能に依存して行われる。例えば電動式圧縮機１０２の基本性能として、１２０℃以下で吐出圧力を行い、吸入圧力が－２４℃で０．２３ＭＰａ以上である使用範囲を想定し、冷媒サイクル２００－１のワークＷ１への液冷媒供給の目標値が０℃以下で高圧冷媒用電子膨張弁ＥＶ２における電動式圧縮機１０２に対する吸込圧力の目標値が－２０℃で０．３ＭＰａ、インジェクション用電子膨張弁ＥＶ３における電動式圧縮機１０２に対する吸込温度の目標値が－１５℃、冷媒サイクル２００－１のワークＷ１への液冷媒供給の目標値が０℃超過で高圧冷媒用電子膨張弁ＥＶ２における電動式圧縮機１０２に対する吸込圧力の目標値が－１０℃で０．４７ＭＰａ、インジェクション用電子膨張弁ＥＶ３における電動式圧縮機１０２に対する吸込温度の目標値が－５℃である制御条件を仮定する。
　こうした制御条件下でチラー装置が運転中で冷媒サイクル２００－１のワークＷ１への液冷媒供給の目標値が－１０℃に設定され、熱負荷が無ければ高圧冷媒用電子膨張弁ＥＶ２における電動式圧縮機１０２に対する吸込圧力が０．３０ＭＰａ、高圧冷媒用電子膨張弁ＥＶ２の開度２０％、インジェクション用電子膨張弁ＥＶ３における電動式圧縮機１０２に対する吸込温度が－１５℃、インジェクション用電子膨張弁ＥＶ３の開度が２０％となる場合を例示できる。また、チラー装置が運転中で冷媒サイクル２００－１のワークＷ１への液冷媒供給の目標値が－１０℃に設定され、熱負荷が有れば高圧冷媒用電子膨張弁ＥＶ２における電動式圧縮機１０２に対する吸込圧力が０．３０ＭＰａ、高圧冷媒用電子膨張弁ＥＶ２の開度２０％、インジェクション用電子膨張弁ＥＶ３における電動式圧縮機１０２に対する吸込温度が－１５℃、インジェクション用電子膨張弁ＥＶ３の開度が５０％となる場合を例示できる。更に、チラー装置が運転中で冷媒サイクル２００－１のワークＷ１への液冷媒供給の目標値が０℃以上に設定され、熱負荷が無ければ高圧冷媒用電子膨張弁ＥＶ２における電動式圧縮機１０２に対する吸込圧力が０．４７ＭＰａ、高圧冷媒用電子膨張弁ＥＶ２の開度２０％、インジェクション用電子膨張弁ＥＶ３における電動式圧縮機１０２に対する吸込温度が－５℃、インジェクション用電子膨張弁ＥＶ３の開度が２０％となる場合を例示できる。加えて、チラー装置が運転中で冷媒サイクル２００－１のワークＷ１への液冷媒供給の目標値が０℃以上に設定され、熱負荷が無ければ高圧冷媒用電子膨張弁ＥＶ２における電動式圧縮機１０２に対する吸込圧力が０．４７ＭＰａ、高圧冷媒用電子膨張弁ＥＶ２の開度２０％、インジェクション用電子膨張弁ＥＶ３における電動式圧縮機１０２に対する吸込温度が－５℃、インジェクション用電子膨張弁ＥＶ３の開度が５０％となる場合を例示できる。その他、チラー装置が冷媒サイクル２００－１における加熱装置２０２－１での加熱によるワークＷ１への昇温動作中で液冷媒供給の目標値が－１０℃から＋１００℃に設定されると、高圧冷媒用電子膨張弁ＥＶ２における電動式圧縮機１０２に対する吸込圧力が０．４７ＭＰａ、高圧冷媒用電子膨張弁ＥＶ２の開度２０％、インジェクション用電子膨張弁ＥＶ３における電動式圧縮機１０２に対する吸込温度が－５℃、インジェクション用電子膨張弁ＥＶ３の開度が２０％となる場合を例示できる。これに対し、逆にチラー装置が冷凍サイクル１００の電動式圧縮機１０２を駆動させての蒸発器１０１－１での熱交換によるワークＷ１への降温動作中で液冷媒供給の目標値が＋１００℃から－１０℃に設定されると、高圧冷媒用電子膨張弁ＥＶ２における電動式圧縮機１０２に対する吸込圧力が０．４７ＭＰａ、高圧冷媒用電子膨張弁ＥＶ２の開度２０％、インジェクション用電子膨張弁ＥＶ３における電動式圧縮機１０２に対する吸込温度が－１５℃、インジェクション用電子膨張弁ＥＶ３の開度が５０％となる場合を例示できる。
　要するに、高圧冷媒用電子膨張弁ＥＶ２の役割は、電動式圧縮機１０２に対する吸込圧力が０．３ＭＰａとなるように、電動式圧縮機１０２により高圧に圧縮された冷媒ガスを電動式圧縮機１０２の冷媒吸入側へ合流させて圧力を上昇させることにある。高圧冷媒バイパス操作流量が多ければ電動式圧縮機１０２がその分、無駄に働くことになるため、必要最小限の冷却能力となるように高圧冷媒用電子膨張弁ＥＶ２の開度が２０％となるように電動式圧縮機１０２での運転周波数を可変制御し、どのような運転条件下でも最適な省エネルギー運転を実施できるようにする。インジェクション用電子膨張弁ＥＶ３の役割は、電動式圧縮機１０２に対する吸込温度が常に一定となるように、電動式圧縮機１０２により高圧に圧縮された冷媒ガスを電動式圧縮機１０２の冷媒吸入側へ合流させて温度を上昇させることにある。但し、電動式圧縮機１０２に対する吸込圧力や吸込温度は使用環境条件によって変わるため、それに応じて目標値が変更されることになる。例えば電動式圧縮機１０２に対する吸込温度の目標値は＋５℃位まで変更される場合を例示できる。
　また、図２中に示される冷凍サイクル１００における蒸発器１０１－１の冷媒吸入側の冷媒供給用電子膨張弁ＥＶ１－１の役割は、凝縮器１０３から蒸発器１０１－１へ流す冷媒の流量を調節し、蒸発器１０１－１での熱交換により冷媒サイクル２００－１を循環する液冷媒を適度に冷却させることにある。更に、冷凍サイクル１００におけるバイパス流路の第４の流路中に介在接続された冷媒供給用電子膨張弁ＥＶ１－２の役割も同様であり、凝縮器１０３から蒸発器１０１－２へ流す冷媒の流量を調節し、蒸発器１０１－２での熱交換により冷媒サイクル２００－２を循環する液冷媒を適度に冷却させることにある。何れの冷媒供給用電子膨張弁ＥＶ１－１、ＥＶ－２についても、流量調整によって蒸発器１０１－１、１０１－２における熱交換で冷媒サイクル２００－１、２００－２の液冷媒を２℃程度冷却することができる。特に、第４の流路中の冷媒供給用電子膨張弁ＥＶ１－２については、冷凍サイクル１００における蒸発器１０１－１での熱交換機能には関与せず、上述したバイパス流路の構成を前提とした機器制御ユニット（ＣＰＵ）で第２の流路中の高圧冷媒用電子膨張弁ＥＶ２の開度を一定にしての第３の流路中のインジェクション用電子膨張弁ＥＶ３の開度を可変設定にする冷凍サイクル１００及びバイパス流路における冷媒の流量制御が実施されることにより、蒸発器１０１－２における冷却機能を意図的に低下させてデュアル構成の冷媒サイクル２００－１、２００－２で異なる保温範囲条件のワークＷ１、Ｗ２を同時に高精度に保温制御できる機能を達成するための補助的な枠割を担っている。
　図３は、実施例に係るチラー装置に備えられる制御装置としての機器制御ユニット（ＣＰＵ）によるバイパス流路における第２の流路及び第１の流路の一部を流れて冷凍サイクル１００の電動式圧縮機１０２の冷媒吸入側へ循環する高圧冷媒バイパス操作流量に応じた電動式圧縮機１０２での運転周波数の可変制御を説明するために示した経過時間に対する高圧冷媒バイパス操作流量－圧縮機運転周波数特性を対比して示した模式図である。
　図３を参照すれば、ここでは機器制御ユニット（ＣＰＵ）によりバイパス流路における第２の流路及び第１の流路の一部を流れて冷凍サイクル１００の電動式圧縮機１０２の冷媒吸入側へ循環する高圧冷媒バイパス操作流量について、特性上の一例として実線で示される測定値を目標値の２０％と比較して目標値２０％に収束されるように、第３の温度センサＴ３からの冷媒温度、並びに圧力センサＰからの冷媒圧力をＰＩＤ演算した結果に基づいて生成した駆動制御信号をインバータＩＮＶへ出力し、電動式圧縮機１０２での運転周波数を流量０％～１００％に対応する７Ｈｚ～１４０Ｈｚの周波数範囲内で冷媒温度に応じて可変制御することを示しており、このときに第２の流路中の高圧冷媒用電子膨張弁ＥＶ２の開度を２０％に維持して第３の流路中のインジェクション用電子膨張弁ＥＶ３の開度を可変設定する。ここでは高圧冷媒バイパス操作流量の測定値と目標値との差値について、移動平均を行って変化量を緩やかにする処理を行うことになるが、例示した目標値２０％や駆動制御信号の周波数範囲７Ｈｚ～１４０Ｈｚは使用条件に応じて可変させることが可能である。
　実施例に係るチラー装置によれば、ワークＷ１が接続される冷媒サイクル２００－１の蒸発器１０１－１を共用する冷凍サイクル１００に接続された第１の流路～第４の流路によるバイパス流路を通してワークＷ２が接続される冷媒サイクル２００－２の蒸発器１０１－２へ第４の流路中に介在接続された冷媒供給用電子膨張弁ＥＶ１－２の開度を制御して冷却低下された冷媒を流す際、機器制御ユニット（ＣＰＵ）が冷媒サイクル２００－１、２００－２における第１の温度センサＴ１－１、Ｔ１－２で検出された液冷媒温度をＰＩＤ演算した結果に基づいて生成した制御信号により加熱装置２０２－１、２０２－２での加熱量を制御すると共に、第２の温度センサＴ２－１、Ｔ２－２で検出された液冷媒温度をＰＩＤ演算した結果に基づいて生成したパルス信号により冷凍サイクル１００の蒸発器１０１－１の冷媒吸入側の冷媒供給用電子膨張弁ＥＶ１－１の開度、並びに第４の流路中に介在接続された冷媒供給用電子膨張弁ＥＶ１－２の開度を制御し、更に冷凍サイクル１００における圧力センサＰでの冷媒圧力、第３の温度センサＴ３での冷媒温度をＰＩＤ演算した結果に基づいて生成したパルス信号により第２の流路の高圧冷媒用電子膨張弁ＥＶ２の開度を一定にしてそこから第１の流路の一部を経由して電動式圧縮機１０２へ循環する高圧冷媒バイパス操作流量が目標値に収束されるように、第３の流路のインジェクション用電子膨張弁ＥＶ３での開度を可変設定し、駆動制御信号を出力して圧縮機１０２での運転周波数を所定の範囲内で冷媒温度に応じて可変制御するため、廉価な構成で冷却性能が損われずに電動式圧縮機１０２に過負荷を掛けず、異なる保温範囲条件のワークＷ１、Ｗ２を同時に高精度に保温制御することができる。この結果、例えば第１の冷媒サイクル２００－１に接続されるワークＷ１を半導体エッチング装置における下部電極に対する保温用とすると共に、第２の冷媒サイクル２００－２に接続されるワークＷ２を半導体エッチング装置における上部電極に対する保温用として適用すれば、ターゲットへの半導体エッチングを温度ムラなく高精度に行うことができるようになる。
　図４は、実施例に係るチラー装置における冷却性能を説明するために示すモリエル線図である。但し、実施例に係るチラー装置における冷凍サイクル１００及びバイパス流路を循環させる冷媒には、高効率なフロンガス（Ｒ４１０Ａ）を用いた場合を想定している。
　図４を参照すれば、実施例に係るチラー装置は、圧力ｐ[ＭＰａ]と比エンタルピーｈ[ｋＪ／ｋｇ]との関係で示されるモリエル線図上の冷凍サイクルにおいて、点Ａから点Ｂの間は電動式圧縮機１０２での冷媒の状態変化を示し、点Ｂから点Ｃの間は凝縮器１０３での冷媒の状態変化を示し、点Ｃから点Ｄの間は膨張弁での冷媒の状態変化を示し、点Ｄから点Ａは蒸発器１０１－１での冷媒の状態変化を示しており、点Ｂに係る圧縮直後の比エンタルピーｈはｈ３＝４７０ｋＪ／ｋｇとなり、点Ａに係る熱交換直後の比エンタルピーｈはｈ２＝４２０ｋＪ／ｋｇとなり、点Ｃ乃至点Ｄに係る凝縮後の膨張での比エンタルピーｈはｈ１＝２５５ｋＪ／ｋｇとなることが判った。
　上記結果に基づいて冷却性能を解析すると、冷凍効果を示すｈ２－ｈ１が４２０－２５５＝１６５ｋＪ／ｋｇであり、冷却側循環流量が１７４ｋｇ／時間であれば、これらの値を乗算して秒当りに除算する計算結果で与えられ、冷却性能は１６５×１７４／３６００＝８ｋＷとなることが判った。また、加熱性能を解析すると、高圧な圧縮冷媒ガスを示すｈ３－ｈ２が４７０－４２０＝５０ｋＪ／ｋｇであり、バイパス循環流量が５０ｋｇ／時間であれば、これらの値を乗算して秒当りに除算する計算結果で与えられ、加熱性能は５０×５０／３６００＝０．７ｋＷとなることが判った。因みに、特許文献１に係るチラー装置では電動式圧縮機により高圧に圧縮された冷媒ガスが蒸発器の冷媒吸入側へ戻されるバイパス流路を持つため、上述した加熱性能分の加熱量が差し引かれる格好となり、冷却性能が８－０．７＝７．３ｋＷとなる。これに対し、実施例に係るチラー装置では、蒸発器１０１－１の冷媒吐出側へ戻されるバイパス流路を持つため、８ｋＷの冷却能力での使用が可能となる。即ち、実施例に係るチラー装置では、冷凍サイクル１００における電動式圧縮機１０２により高圧に圧縮された冷媒ガスが蒸発器１０１－１に流れ込むことがないため、冷凍効果を１００％使用することができ、余分に冷媒を流す必要がなくなることにより、実施例に係るチラー装置は特許文献１に係るチラー装置と比べれば、結果として約１０％～１５％の省エネルギー効果が具現される。
　尚、実施例に係るチラー装置では、機器制御ユニット（ＣＰＵ）が冷凍サイクル１００内に設けられた第３の温度センサＴ３の冷媒温度、並びに圧力センサＰで検出された冷媒圧力をＰＩＤ演算した結果に基づいて生成した駆動制御信号をインバータＩＮＶへ出力して電動式圧縮機１０２の運転周波数を所定の範囲内で第３の温度センサＴ３で検出された冷媒温度に応じて可変制御する機能を説明したが、駆動制御信号を生成するためのＰＩＤ演算については特許文献１で説明されているように使用者による設定温度と第１の温度センサＴ１－１、Ｔ１－２で検出されたワーク温度との温度差の少ない保温設定時に冷媒サイクル２００－１、２００－２内に設けられた第２の温度センサＴ２－１、Ｔ２－２で検出された液冷媒温度を対象にして駆動制御信号を生成し、電動式圧縮機１０２の運転周波数を所定の範囲内で第１の温度センサＴ１－１、Ｔ１－２で検出されたワーク温度に応じて可変制御する機能を持たせることも可能であるので、本発明のチラー装置は実施例で説明した形態に限定されない。但し、本発明のチラー装置は、上述したように２系統の冷媒サイクル２００－１、２００－２を持たせ、冷凍サイクル１００の冷却性能を損わずにバイパス流路を活用して冷媒流量を制御することで冷却性能を向上させると共に、省エネルギー化を図ることを技術的要旨としているため、実施例で説明したように自サイクル内となる冷凍サイクル１００内の第３の温度センサＴ３の冷媒温度、並びに圧力センサＰで検出された冷媒圧力をＰＩＤ演算して駆動制御信号を生成する方が追従性や適確さの点で有利であると云える。
　１００　冷凍サイクル
　１０１－１、１０１－２　蒸発器（熱交換器）
　１０２　電動式圧縮機
　１０３　凝縮器
　２００－１、２００－２　冷媒サイクル
　２０１－１、２０１－２　冷媒タンク
　２０２－１、２０２－２　加熱装置（ヒータ）
　２０３－１、２０３－２　ポンプ
　３００　冷却回路
　ＥＶ１－１、ＥＶ１－２　冷媒供給用電子膨張弁
　ＥＶ２　高圧冷媒用電子膨張弁
　ＥＶ３　インジェクション用電子膨張弁
　Ｆ　流量検出センサ
　Ｐ　圧力センサ
　Ｔ１－１、Ｔ１－２　第１の温度センサ
　Ｔ２－１、Ｔ２－２　第２の温度センサ
　Ｔ３　第３の温度センサ
　Ｔ４‐１、Ｔ４－２　第４の温度センサ
　Ｗ１、Ｗ２　ワーク

Claims (7)

  1. 　冷却用の冷媒が循環する冷凍サイクルと、前記冷凍サイクルに備えられる第１の蒸発器を共用して加熱用の液冷媒が循環する第１の冷媒サイクルと、前記冷凍サイクルの所定箇所で配管によりバイパス接続されたバイパス流路を通して前記第１の蒸発器とは別体の第２の蒸発器内を前記冷媒が循環すると共に、別系統で加熱用の液冷媒が循環する第２の冷媒サイクルと、前記第１の冷媒サイクルと前記第２の冷媒サイクルとにそれぞれ介在接続されて保温対象となる各種顧客装置をワークとして、使用者向けに所定の温度範囲での選択的な温度設定に供されると共に、前記冷凍サイクルに備えられる電動式圧縮機の回転数、並びに当該第１の冷媒サイクルと当該第２の冷媒サイクルとを循環する前記液冷媒に対する加熱用の加熱装置における加熱温度を、使用者により設定された設定温度と当該第１の冷媒サイクル及び当該第２の冷媒サイクルの当該ワーク側寄り箇所に設けられた第１の温度センサによりそれぞれ検出されたワーク温度との温度差に応じて制御する制御装置と、を備えたチラー装置において、
    　前記第１の冷媒サイクルと前記第２の冷媒サイクルとは、前記第１の蒸発器と前記第２の蒸発器との冷媒吐出側で前記加熱装置に対する液冷媒流入の手前側にそれぞれ設けられて液冷媒温度を検出する第２の温度センサと、前記第１の蒸発器と前記第２の蒸発器との冷媒吸入側で前記ワークに対する液冷媒流出側にそれぞれ設けられて液冷媒温度を検出する第４の温度センサと、を有し、
    　前記冷凍サイクルは、前記電動式圧縮機の冷媒吸入側であって、前記第１の蒸発器の冷媒吐出側に設けられて冷媒温度を検出するための第３の温度センサと、前記電動式圧縮機の冷媒吸入側の前記第３の温度センサ近傍に設けられて冷媒圧力を検出する圧力センサと、前記第１の蒸発器の冷媒吸入側に介在接続された流量調整用の第１の冷媒供給用電子膨張弁と、を有し、
    　前記バイパス流路は、前記第２の冷媒サイクルにおける前記第２の蒸発器の冷媒吐出側から前記冷凍サイクルにおける前記第１の蒸発器の冷媒吐出側と前記電動式圧縮機の冷媒吸入側との間の箇所に繋がる第１の流路と、前記第１の流路の途中箇所から流量調整用の高圧冷媒用電子膨張弁を介在させて前記冷凍サイクルに備えられる凝縮器の冷媒吸入側と前記電動式圧縮機の冷媒吐出側との間の箇所に繋がる第２の流路と、前記第１の流路から延在して流量調整用のインジェクション用電子膨張弁を介在させて前記冷凍サイクルにおける前記凝縮器の冷媒吐出側と前記第１の蒸発器の冷媒吸入側との間における前記第１の冷媒供給用電子膨張弁の冷媒流入手前側の箇所に繋がる第３の流路と、前記冷凍サイクルにおける前記第１の冷媒供給用電子膨張弁の冷媒流入手前側の前記第３の流路よりも前記第１の蒸発器の冷媒吸入側寄り箇所と前記第２の冷媒サイクルにおける前記第２の蒸発器の冷媒吸入側とに流量調整用の第２の冷媒供給用電子膨張弁を介在接続させて繋がる第４の流路と、を有して形成され、
    　前記制御装置は、前記第１の温度センサでそれぞれ検出された前記ワーク温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果に基づいて生成した制御信号により前記第１の冷媒サイクルと前記第２の冷媒サイクルとにおける前記加熱装置でのそれぞれの加熱量を制御し、前記第２の温度センサでそれぞれ検出された前記液冷媒温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果に基づいて生成したパルス信号により前記第１の冷媒供給用電子膨張弁と前記第２の冷媒供給用電子膨張弁とでの開閉をそれぞれ制御して前記冷凍サイクルと前記バイパス流路とにおける冷媒流量を制御し、前記圧力センサで検出された前記冷媒圧力について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果と前記第３の温度センサで検出された前記冷媒温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果とに基づいて生成したパルス信号により前記高圧冷媒用電子膨張弁の開度を一定に維持して当該バイパス流路における前記第２の流路から前記第１の流路の一部を経由して当該冷凍サイクルの前記電動式圧縮機の冷媒吸入側へ循環する高圧冷媒バイパス操作流量が目標とする所定値に収束されるように、前記インジェクション用電子膨張弁での開度を可変設定して当該バイパス流路及び当該冷凍サイクルの全体での冷媒流量を制御すると共に、当該電動式圧縮機を駆動するために生成した駆動制御信号をインバータへ出力して当該電動式圧縮機での運転周波数を所定の範囲内で当該冷媒温度に応じて可変制御することを特徴とするチラー装置。
  2. 　請求項１記載のチラー装置において、
    　前記制御装置は、前記第１の冷媒サイクルと前記第２の冷媒サイクルとにおける前記第１の温度センサと前記第４の温度センサとによりそれぞれ検出された前記液冷媒温度の差値に基づいて前記ワーク側の熱負荷量を個別に算出した結果を前記圧力センサで検出された前記冷媒圧力に基づいて前記ＰＩＤ演算した結果及び前記第３の温度センサで検出された前記冷媒温度に基づいて前記ＰＩＤ演算した結果へそれぞれ反映させて冷却制御を補正するフィードフォワード制御を行うことを特徴とするチラー装置。
  3. 　請求項２記載のチラー装置において、
    　前記制御装置は、前記インジェクション用電子膨張弁での開度について、前記熱負荷量を算出した結果に応じて熱負荷がある場合には熱負荷が無い場合よりも開度を大きくすることを特徴とするチラー装置。
  4. 　請求項２記載のチラー装置において、
    　前記制御装置は、前記第１の冷媒サイクルと前記第２の冷媒サイクルとにおける前記加熱装置での加熱による前記ワークへの昇温動作中よりも前記冷凍サイクルの前記電動式圧縮機を駆動させての前記第１の蒸発器での熱交換による当該ワークへの降温動作中における前記インジェクション用電子膨張弁での開度を大きくすることを特徴とするチラー装置。
  5. 　請求項３記載のチラー装置において、
    　前記制御装置は、前記第１の冷媒サイクルと前記第２の冷媒サイクルとにおける前記加熱装置での加熱による前記ワークへの昇温動作中よりも前記冷凍サイクルの前記電動式圧縮機を駆動させての前記第１の蒸発器での熱交換による当該ワークへの降温動作中における前記インジェクション用電子膨張弁での開度を大きくすることを特徴とするチラー装置。
  6. 　請求項１記載のチラー装置において、
    　前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサは、白金抵抗帯体を用いたＰｔセンサであり、前記第３の温度センサ及び前記第４の温度センサは、熱電対を用いた熱電対センサであることを特徴とするチラー装置。
  7. 　請求項１～６の何れか１項記載のチラー装置における前記第１の冷媒サイクルに接続される前記ワークを半導体エッチング装置における下部電極に対する保温用とすると共に、前記第２の冷媒サイクルに接続される前記ワークを当該半導体エッチング装置における上部電極に対する保温用としたことを特徴とするチラー装置。
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